更全的杂志信息网

无线电力传输接收系统RF-DC转换模块的设计*

更新时间:2016-07-05

0 引言

磁耦合谐振式无线电力传输技术能够有效避免电线连接方式传输电能存在的缺陷[1],实现电子电器的无线供电,传输功率可达几千瓦,传输距离可达收发线圈半径的八倍,能够穿透非金属物质,在一定条件下对人体没有危害,安全可靠,具有广阔的应用前景。

接收模块是无线电力传输系统的重要组成部分,RF-DC变换电路又是接收模块的核心,因此提高RF-DC变换效率对于提高无线电力传输系统的效率具有重要作用。E类RF-DC变换电路在开关切换状态满足零电压开关(Zero Voltage Switching,ZVS)和零电压导数切换(Zero Voltage Derivate Switching,ZVDS)两个边界条件[2],通过并联电容对二极管两端电压整形,当二极管导通(或关断)的瞬间,只有当二极管的电压(或电流)降为0后,二极管才能导通(或关断),避免在二极管内同时产生大的电压或电流,有效避免了二极管的开关损耗,可以在高频率实现高功率高效率RF-DC变换[3]

1 E类RF-DC变换电路原理

E类 RF-DC变换电路原理如图1[4],图1(a)中 D为二极管,C为并联电容,其对二极管两端电压整形,由于电容的端电压不能突变,所以dvD/dt的值比较小。RL为负载电阻。Lf1、Lf2、Cf构成 T型低通滤波器,滤出所需频带,所以 Lf1相当于短路,Cf相当于断路,Lf2和 RL等效为电流源。因此电路可等效为图1(b)。输入电流iS为一个正弦波,输出电流IO为一常数。则iC(t)+iD(t)=IO-iS(t)。当二极管处于关断状态时,iD(t)=0,iC(t)=IO-iS(t)。当二极管处于导通状态时,iC(t)=0,iD(t)=IO-iS(t)。当二极管两端电压增加至其阈值电压时二极管导通,当流过二极管电流减小至0时二极管关断,因此,当二极管处于关断状态时,IO-iS(t)流过并联电容 C,此时 vC(t)=vD(t)。根据,当二极管由导通到关断状态切换时,iC(t)=0,所以在关断时刻。二极管处于关断状态时,其两端电压 vD(t)随 iC(t)变化单调减小,直至 iC(t)=0,此时vD(t)达到最小值。当iC(t)继续增大达到最大值时,vD(t)=0。因此二极管在开通/关断状态切换时都较小,从而实现了低损耗和低噪声。

图1 E类RF-DC变换电路

2 E类RF-DC变换电路设计

2.1 参数设计

设输入电流,I为输入电流的有效值,ω为频率,φ为相位角。输出电流IO为一常数。二极管占空比 D=0.5。由图1(b),可得流过电容电流 iC(t)与流过二极管电流iD(t)之和为式(1):

临床资料和研究结果采用SPSS23.0软件进行统计分析,计量资料以(±s)表示,计数资料用%表示,组间比较分别采用t检验和χ2检验,P<0.05表示差异具有统计学意义。

当二极管处于关断状态时,0<ωt≤π,

8.吃豆 豆是指豆类食品。大豆含有40%蛋白质,包含人体必需的8种氨基酸,含18%脂肪酸,以不饱和脂肪酸为主,因此有很高的营养价值,且有延缓衰老,降血脂、预防癌症等作用。豆类食品如豆浆、豆皮、豆腐等不仅适合正在生长发育的青少年食用,还特别适合动脉硬化、高脂血症、冠心病、糖尿病的老年人食用。

同时,对交付的快件,快递公司也没有严格的验视制度。在消费者寄递物品时,必须当场验视所寄物品是否符合有关法律的规定,及快件包装是否符合寄递的条件等。快递公司负责人告知他们只按件数接收已经包装好的物品,一般不对包装内物品的名称、数量或内在质量承担任何责任,也没有对所递物品进行现场验视的制度。

(2)突出重点照明。重点照明可以更好的突出展品。重点照明常用于环境亮度暗的展示空间中,很暗的环境衬托的重点照明异常明亮,非常的吸引参观者关注,常用于塑造具有神秘感和厚重感的展示空间。重点照明常采用不同类型的射灯,具有引导参展者视线的作用,也可以用于突出展品的造型、色彩、材质等特点。环境照明与重点照明的亮度比例通常是1∶3,从而强调展台与产品的层次感和空间感。

当二极管处于导通状态时,π<ωt≤2π,并联电容C被短路,可得式(4):

将式(4)代入式(1),可得式(5):

由式(4)可知,在二极管由导通变为关断时刻,iC(t)=0,代入式(3),可得式(6):

1.1 药物及试剂 白藜芦醇、D-半乳糖、γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶(GCL)测定试剂盒、还原型谷胱甘肽(GSH)测定试剂盒均购于北京索莱宝科技有限公司;总蛋白(TP)测定试剂盒购于长春汇力生物技术有限公司。

由表4和表5可知,热风温度和风速对辣椒干燥速率的影响程度都很显著,热风温度较风速更显著。热风温度对辣椒干燥速率的影响占主要地位,风速占次要地位。这与图1和图2得出的初步结果一致。辣椒热风干燥的最佳干燥工艺为A6B2,即分阶段控制温度热风干燥,初始温度为45℃,150min后迅速升温至60℃,风速为1.2m/s,辣椒达到安全含水率的总干燥时间为420min。

将式(6)代入式(3),可得式(7):

将式(8)和式(9)代入式(15),可得:

二极管由截止变为导通时刻,vD(π)=0,代入式(8),可得式(9):

将式(6)代入式(5),可得式(10):

将式(9)代入式(10),可得二极管电流 iD(t)相对于输出电流IO归一化公式:

将式(9)代入式(8),可得二极管电流 vD(t)相对于输出电流VO归一化公式:

由式(11)和式(12)可得 iD(t)最大值和 vD(t)最大值:

Lf1端电压的直流分量为 0,因此 VDav=-VO,即二极管端电压平均值VDav

输入电流源 iS、二极管 D、电容 C并联,二极管两端电压D与电容 C两端电压相等且 vi(t)=-vD(t),,则:

由式(16)可得式(17);

在非理想情况下,二极管导通时两端电压为阈值电压VF,得式(18):

仿真条件:采用multisim软件对E类RF-DC变换电路进行仿真,f=8 MHz,D=0.5,输入电流 i(t)=0.44sin(ωt+φ)A,输出负载 RL=30 Ω。

将式(6)、式(8)、式(18)代入式(19),可得 η 为式(20):

将式(2)代入式(1),可得式(3):

2.2 E类RF-DC变换电路的电压电流波形

设二极管开关占空比 D=0.5,则在一个周期内,0<ωt≤π时二极管关断状态,π<ωt≤2π二极管处于导通状态。波形图如图2所示。

图2 理想情况下RF-DC变换电路的电压电流波形

图3 电流、电压波形

3 E类RF-DC变换电路仿真

RF-DC变换电路效率η为式(19):

四是加大了找水、打井的力度。西南五省新打抗旱水源井1.8万眼,购置运送水车7615辆,应急调水6000多万m3,累计为群众送水941万t,新建抗旱应急调水工程4307处,新建五小水利工程7万多处,铺设输水管道2万多km。

将输入电流代入式(6),可得输出电流 IO=0.24 A,代入式(3)可得 IDM=0.68 A。当 RL=30 Ω,VO=7.2 V,代入式(14)可得VDM=25.6 V。综上所述,本文选取肖基特二极管10BQ040,其主要参数如表1。电路元件参数如表2所示。

表1 肖基特二极管10BQ040参数

参数反向电压VR/V正向平均电流IF(AV)/A结电容Cj/pF阈值电压VF/V 10BQ040 40 1 80 0.49

表2 电路元件参数

元件C/nF Lf1/μH Lf2/μH Cf/nF RL/Ω参数0.21 0.33 0.33 2.2 30

二极管的电压电流波形及负载RL的仿真波形如图3。

仿真结果由图3可得,在谐振频率为8 MHz,输入电流 i(t)=0.44sin(ωt+φ)A 的条件下,在 0<ωt≤π 输入电压,在 π<ωt≤2π,vi(t)=-0.49 V,输入功率为 Pi=1.02 W,输出电流 IO=0.16 A,输出电压 VO=6.35 V,输出功率为 PO=0.94 W。效率 η=92%。

4 结语

本文采用E类RF-DC变换电路的设计方法,以肖基特二极管10BQ040作为变换元件,设计了谐振频率8 MHz,输入功率为 1.21 W,负载为 30 Ω 的无线电能传输接收模块。相较于传统的RF-DC变换电路(谐振频率8 MHz,输入功率为 0.5 W,负载为 50 Ω,RF-DC 变换效率为77%)[5]E类RF-DC变换电路输出功率为1.11 W,效率可达到92%。在电路设计中考虑了二极管的损耗,利用其ZVS和ZVDS两个特点降低二极管的导通损耗。本文给出了电路设计方法,通过理论分析及仿真分析该电路达到了设计要求,降低了二极管的导通损耗。

技术类岗位对“团队合作精神”、“语言表达沟通能力”、“分析处理问题能力”等综合素质提出了较大要求。在职业技能方面,企业对“网站建设与开发”、“网页平面设计”、“编程语言(Java、C++)”,以及“数据库管理(Oracle、SQL等)”等有较大的需求。同时,有接近40%的岗位要求会“英语”。可见,除必备的专业技能要求外,企业对于团队合作能力、跨文化交流等外籍应聘者的综合素养同样重视。

参考文献

[1]冀文峰.磁共振无线电力传输发射系统的研究与设计[D].河北:河北大学,2014.

[2]游飞.E类功率放大器研究[D].四川:电子科技大学,2009:23-24.

[3]NAGASHIMA T,Wei Xiuqin,BOV E,et al.Analytical design procedure for resonant inductively coupled wireless power transfer system with class-E inverter and class-DE rectifier[C].ISCAS 2015.

[4]KAZIMIERCZUK M K.Analysis of class E zero-voltageswitching rectifier[J].Circuits&Systems IEEE Transactions on,1990,37(6):747-755.

[5]张晨阳,王秉森,周禹,等.关于无线电能传输接收模块RF-DC变换二次谐波应用的探讨[C].电磁干扰专业委员会第十六届学术会议论文集,2016.

陈莉,张晨阳,王秉森,刘宝航
《电子技术应用》 2018年第05期
《电子技术应用》2018年第05期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号